CN109322972A - 双平衡轴结构 - Google Patents

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包毅
蔚兴建
苏怀林
钟秀俊
韦齐峰
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts
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Abstract

本发明公开了一种双平衡轴结构，其固定安装在机体上，由曲轴驱动，所述双平衡轴结构在运动时需避让连杆，该双平衡轴结构包括：平衡轴座，衬套，其安装在所述平衡轴座中；平衡轴，其安装在所述衬套的内孔中；齿轮，安装在所述平衡轴上；盖板，其安装在所述平衡轴的一端；平衡块和止推片，该平衡块和止推片均安装在所述平衡轴上；以及避让连杆处，其开设在所述平衡轴上，用于避让连杆；其中，所述避让连杆处被开设为两个具有连杆避让平面的凹槽，使得所述避让连杆处为扁轴结构；该双平衡轴结构在避让连杆运动轨迹处设计成扁轴结构，从而形成在一定角度范围内避让连杆，既达到布置要求又达到高刚度要求，以提高平衡轴部件可靠性。

Description

双平衡轴结构
技术领域
本发明是关于发动机领域，特别是关于一种双平衡轴结构。
背景技术
随着人们对NVH(噪声、振动与声振粗糙度)性能要求越来越高，NVH已成为发动机综合性能的重要考核指标之一。双平衡轴机构运用即是消除或减少二阶往复惯性力，大幅改善发动机NVH性能；但因平衡轴转速是曲轴转速的2倍，在高转速下运动副易出现磨损、烧轴等故障，特别是在平衡轴变形大的情况下，易出现衬套偏磨故障，故平衡轴有足够的刚度对平衡轴的可靠性有非常重要的影响。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双平衡轴结构，该双平衡轴结构在避让连杆运动轨迹处设计成扁轴结构，从而形成在一定角度范围内避让连杆，既达到布置要求又达到高刚度要求，从而提高平衡轴部件可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了一种双平衡轴结构，其固定安装在机体上，由曲轴驱动，所述双平衡轴结构在运动时需避让连杆，所述双平衡轴结构包括：平衡轴座，衬套，其安装在所述平衡轴座中；平衡轴，其安装在所述衬套的内孔中，与所述衬套形成运动副；齿轮，其安装在所述平衡轴上，所述齿轮由所述曲轴驱动进而带动所述平衡轴的转动；盖板，其安装在所述平衡轴的一端；平衡块和止推片，所述平衡块和止推片均安装在所述平衡轴上；以及避让连杆处，其开设在所述平衡轴上，用于避让连杆；其中，所述避让连杆处被开设为两个具有连杆避让平面的凹槽，使得所述避让连杆处为扁轴结构。
本发明所公开的上述双平衡轴结构在已有机型上，在充分考虑发动机空间结构和尺寸限制的基础上，按最大限度消除二阶往复惯性力的要求来布置设计双平衡轴机构。平衡轴设计要求需要有足够的刚度，否则变形过大容易引起衬套的偏磨，同时平衡轴也需要避让连杆运动，避免干涉。运转过程中平衡轴受力变形，要求轴颈做得越大刚度就越好，但同时要避让连杆的运动，要求轴颈做得越小，越容易避让；从连杆运动轨迹看，平衡轴线位置固定，连杆在不断运动过程中只有一个很小的角度范围内与平衡轴存在避让需求，其他位置皆不存在避让需求，平衡轴在某一段角度避让连杆的运动，做成扁轴形式，既可以有效避让连杆也在一定程度上提高轴的刚度，从而提高双平衡轴的可靠性。
在一优选的实施方式中，所述连杆避让平面的宽度大于连杆的宽度，所述凹槽的深度由所述连杆与所述平横轴的相对运动轨迹决定。
在一优选的实施方式中，所述连杆与所述连杆避让平面之间的最小距离不低于5mm。
在一优选的实施方式中，所述连杆避让平面能够被替换连杆避让非平面结构，所述连杆避让非平面结构包括连杆避让曲面，以及平衡轴与平衡块集成化后的连杆避让平面和曲面的组合。
在一优选的实施方式中，所述连杆避让非平面结构与所述连杆之间的最小距离不低于5mm。
与现有技术相比，本发明所述的双平衡轴结构具有如下有益效果：
本发明所涉及的双平衡轴结构增加连杆避让平面，使得避让连杆布置和提高平衡轴刚度的矛盾得到解决，提高双平衡轴机构的可靠性；同时平衡轴与原结构未发生太大改变，只增加连杆避让平面，工艺易实现，成本易受控。
附图说明
图1是现有技术中的平衡轴简图；
图2是根据本发明一实施方式的平衡轴简图；
图3是根据本发明一实施方式的双平衡轴结构装配图；
图4是根据本发明一实施方式的避让连杆运动的角度范围。
主要附图标记说明：
1-盖板；2，2'-平衡块；3-螺栓；4-止推片；5-齿轮；6-平衡轴；7-衬套；8-平衡轴座；9，9'-避让连杆处；10-连杆避让平面；α-避让连杆运动的角度范围。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，现有技术中的平衡轴，平衡轴的避让连杆处9'的轴颈在整个平衡轴360°转角范围内都采用避让连杆的方案，避让处轴颈直径比较小，刚度较小，轴中心线变形较大，可靠性不高。
如图2-3所示，根据本发明优选实施方式的一种双平衡轴结构，其固定安装在机体上，由曲轴驱动，所述双平衡轴结构在运动时需避让连杆，所述双平衡轴结构包括：平衡轴座8，衬套7，平衡轴6，齿轮5，盖板1，平衡块2、2'和止推片4，以及避让连杆处9；所述衬套7安装在所述平衡轴座8中；所述平衡轴6安装在所述衬套7的内孔中，与所述衬套7形成运动副；所述齿轮5安装在所述平衡轴6上，该齿轮5由所述曲轴驱动进而带动所述平衡轴6的转动；所述盖板1安装在所述平衡轴6的一端；所述平衡块2、2'和止推片4均安装在所述平衡轴6上；所述避让连杆处9开设在所述平衡轴6上，用于避让连杆；其中，所述避让连杆处9被开设为两个具有连杆避让平面10的凹槽，使得所述避让连杆处9为扁轴结构。
作为一种优选实施例，所述连杆避让平面10的宽度大于连杆的宽度。
作为一种优选实施例，所述连杆与所述连杆避让平面10之间的最小距离不低于5mm。
作为一种优选实施例，所述连杆避让平面10能够被替换连杆避让非平面结构，所述连杆避让非平面结构包括连杆避让曲面，以及平衡轴6与平衡块2、2'集成化后的连杆避让平面和曲面的组合。
作为一种优选实施例，所述连杆避让非平面结构与所述连杆之间的最小距离不低于为5mm。
如图2和图4所示，本发明的双平衡轴结构中的平衡轴6安装在平衡轴座8上的衬套7内孔中，平衡轴座8位置固定在机体上即平衡轴6轴线位置固定，曲轴处于一缸压缩上止点时，平衡轴部件中的平衡块2、2'质心位置为竖直向下指向油底壳。当曲轴每顺时针(从发动机前端观察)旋转1°，平衡轴部件中相啮合的齿轮轴(第一平衡轴)逆时针旋转2°，由第一平衡轴驱动的第二平衡轴则顺时针转动2°，即曲轴相位与平衡轴6相位时刻有固定的对应位置，而连杆运动轨迹与曲轴相位也有固定关系，从这个原理出发，可以提取连杆相位和平衡轴6相位关系，从而得到避让连杆运动的角度范围(即图4中的α角)，从而确认避让的位置，确保平衡轴6有足够的刚度，提高双平衡轴机构的可靠性。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种双平衡轴结构，其固定安装在机体上，由曲轴驱动，所述双平衡轴结构在运动时需避让连杆，其特征在于，所述双平衡轴结构包括：
平衡轴座，
衬套，其安装在所述平衡轴座中；
平衡轴，其安装在所述衬套的内孔中，与所述衬套形成运动副；
齿轮，其安装在所述平衡轴上，所述齿轮由所述曲轴驱动进而带动所述平衡轴的转动；
盖板，其安装在所述平衡轴的一端；
平衡块和止推片，所述平衡块和止推片均安装在所述平衡轴上；以及
避让连杆处，其开设在所述平衡轴上，用于避让连杆；
其中，所述避让连杆处被开设为两个具有连杆避让平面的凹槽，使得所述避让连杆处为扁轴结构。
2.如权利要求1所述的双平衡轴结构，其特征在于，所述连杆避让平面的宽度大于连杆的宽度。
3.如权利要求1所述的双平衡轴结构，其特征在于，所述连杆与所述连杆避让平面之间的最小距离不低于5mm。
4.如权利要求2所述的双平衡轴结构，其特征在于，所述连杆避让平面能够被替换连杆避让非平面结构，所述连杆避让非平面结构包括连杆避让曲面，以及平衡轴与平衡块集成化后的连杆避让平面和曲面的组合。
5.如权利要求4所述的双平衡轴结构，其特征在于，所述连杆避让非平面结构与所述连杆之间的的最小距离不低于5mm。
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